EP0111092B1 - Kupplungsvorrichtung - Google Patents

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EP0111092B1
EP0111092B1 EP83110076A EP83110076A EP0111092B1 EP 0111092 B1 EP0111092 B1 EP 0111092B1 EP 83110076 A EP83110076 A EP 83110076A EP 83110076 A EP83110076 A EP 83110076A EP 0111092 B1 EP0111092 B1 EP 0111092B1
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EP
European Patent Office
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coupling
coupling device
pin
driving
coupling member
Prior art date
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EP83110076A
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English (en)
French (fr)
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EP0111092A1 (de
EP0111092B2 (de
Inventor
Rudolf Schneider
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Erowa AG
Original Assignee
Erowa AG
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Publication date
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Priority claimed from CH450783A external-priority patent/CH668812A5/de
Application filed by Erowa AG filed Critical Erowa AG
Priority to AT83110076T priority Critical patent/ATE27345T1/de
Publication of EP0111092A1 publication Critical patent/EP0111092A1/de
Publication of EP0111092B1 publication Critical patent/EP0111092B1/de
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00—Clutches in which the members have interengaging parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q16/00—Equipment for precise positioning of tool or work into particular locations not otherwise provided for
    • B23Q16/02—Indexing equipment
    • B23Q16/08—Indexing equipment having means for clamping the relatively movable parts together in the indexed position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00—Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/50—Flanged connections
    • F16B2200/506—Flanged connections bolted or riveted
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T24/00—Buckles, buttons, clasps, etc.
    • Y10T24/45—Separable-fastener or required component thereof [e.g., projection and cavity to complete interlock]
    • Y10T24/45225—Separable-fastener or required component thereof [e.g., projection and cavity to complete interlock] including member having distinct formations and mating member selectively interlocking therewith
    • Y10T24/45602—Receiving member includes either movable connection between interlocking components or variable configuration cavity
    • Y10T24/45775—Receiving member includes either movable connection between interlocking components or variable configuration cavity having resiliently biased interlocking component or segment
    • Y10T24/45853—Receiving member includes either movable connection between interlocking components or variable configuration cavity having resiliently biased interlocking component or segment including separate, nonprojection-engaging spring for biasing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/16—Joints and connections with adjunctive protector, broken parts retainer, repair, assembly or disassembly feature
    • Y10T403/1616—Position or guide means

Definitions

  • the present invention relates to a coupling device for the rotationally fixed connection of a workpiece to a processing device.
  • a processing device e.g. a lathe, a milling machine, a grinding device or the like
  • a lathe e.g. this is the axis of rotation of the chuck, the angular position of the workpiece being of no importance with respect to this axis of rotation.
  • high demands are placed on centricity.
  • the centricity plays a role, but also an angular position of the workpiece with respect to the processing device must be taken into account.
  • the clamping means be it a cone seat or a chuck, with extraordinarily high precision.
  • this is associated with a high outlay and drives up the costs, especially when a large number of such clamping devices are required.
  • a problem that has so far hardly been solved satisfactorily is to clamp a workpiece in succession in a number of different machining devices in order to carry out a plurality of machining operations on the same workpiece, whereby an absolutely centric and angular clamping of the workpiece in each of the machining devices ensures is.
  • This requirement occurs, for example, in the manufacture of electrode bodies for eroding machines, which generally require a large number of machining operations on different machining devices.
  • the dimensional accuracy requirements are on the order of a few thousandths of a millimeter, and the workpieces should be able to be moved from one processing station to the next as quickly and easily as possible.
  • a coupling device which has two coaxial coupling elements and an intermediate, circumferentially rigid drive plate, the one coupling element being provided with two driving pins protruding from the coupling surface and the lateral surface of the driving pins being conical is.
  • this coupling device is suitable for the purpose according to the invention, i.e. to solve the problems described above in no way, since they do not ensure the required centricity of the connection and the task of the requirement of an easily detachable connection while ensuring a high repetition accuracy when restoring the connection.
  • the invention is based on a coupling device of the type mentioned at the outset, which has, in a known manner, two coaxial coupling members and an interposed, circumferentially rigid driving disk, the one coupling member being provided with at least two driving pegs projecting from the coupling surface and at least the outer surface of the driving peg is partially conical.
  • this device is characterized in that the driving plate consists of a spring steel plate which is connected to the other coupling element in a rotationally fixed manner at a distance from the coupling surface and is provided with openings which correspond to the Driver pins are arranged and the edges of which at least partially overlap the conical lateral surfaces of the driver pins.
  • Fig. 1 the coupling device according to the invention is shown in a relaxed state in section. It comprises a first coupling element 1, which has an essentially plate-like shape and is provided with a central threaded bore 2. Furthermore, a second coupling member 3 is provided, which likewise has an essentially plate-like shape and is provided with a central through-bore 4. This is penetrated by a screw 5, the free end of which engages in the thread of the bore 2. By tightening the screw 5, the two coupling members 1 and 3 are pulled together in the axial direction. In the state shown in Fig. 1, the screw 5 is not tightened and the two coupling members 1 and 3 lie only loosely on one another.
  • a drive plate 6 is inserted between the two coupling members 1 and 3. This is rotatably connected to the coupling member 3.
  • the coupling member 1 is coupled to a processing device by means not shown, e.g. to the spindle of a lathe, a grinding machine or the like.
  • the other coupling member 3 on the other hand, carries the workpiece to be machined with the aid of aids, also not shown.
  • the coupling device When the coupling device is tensioned, the coupling member 1 thus acts as the drive member, while the coupling member 3 acts as the output member.
  • the coupling member 1 is provided on the one hand with a centrally arranged driver pin 7 and an eccentrically arranged driver pin 8.
  • the central pin 7 and the eccentric driver pin 8 protrude beyond the coupling surface 9 of the coupling member 1.
  • the outer surface of the centrally arranged pin 7 is conical and is divided into two sections, namely a first truncated cone-shaped section 10, which faces the coupling member 1, and a second truncated cone-shaped section 11, which faces the end face 12 of the pin 7. Seen in section according to FIG. 7, the inclination of the first section 10 is less than that of the second section 11. In other words, this means that the section 11 adjoining the end face 12 has a greater conicity from the subsequent one to the surface 9 of the Coupling member 1 connecting section 10. The purpose of this subdivision will be explained in more detail below.
  • the driver pin 8 which is arranged eccentrically to the axis of rotation X of the coupling member 1, has two radius-parallel side surfaces 13 which are inclined with respect to the axis of rotation X of the coupling member 1. In the area of the end face 14 of the driving pin 8, these inclined surfaces 13 merge into two further surfaces 15 which are more inclined with respect to the axis of rotation X and which likewise run parallel to the radius.
  • the second coupling member 3 has an annular bead 17, which projects concentrically to the bore 4 and projects beyond the coupling surface 16, on the end face of which the driving disk 6 rests. It is connected in a rotationally fixed manner to the bead 17 by means of screws 18 and is located at a certain distance from the surface 16 of the coupling member 3.
  • the driving plate 6 has on the one hand a central, circular opening 19 and on the other hand an eccentric one arranged, substantially oval opening 20.
  • the latter has two parallel side edges 21 which are radius-parallel to the axis of rotation X of the coupling device. It can be seen from FIG.
  • the diameter of the central opening 19 is dimensioned such that its edge partially encompasses the frustoconical region 10 of the coupling element 1.
  • the two parallel edges 21 of the opening 20, on the other hand, are arranged at such a distance from one another that they partially overlap the inclined, flat side surfaces 13 of the driver pin 8, as can be seen from FIG. 3. It is easy to see that in this way the pin 7, in cooperation with the opening 19, ensures that the coupling member 3 is centered relative to the coupling member 1, while the pin 8 in cooperation with the opening 20 is responsible for the angular position of the coupling member 1 relative to the coupling member 3.
  • the coupling member 3 is equipped with spacer pins 22, the surfaces 23 of which protrude beyond the coupling surface 16 of the coupling member 3 and which rest on the surface 9 of the coupling member 1 when the coupling device is tensioned. This ensures that the two coupling members 1 and 3 are exactly parallel to each other when the coupling device is tensioned.
  • the more sloping edge areas i.e. the areas 11 of the central pin 7 and the areas 15 of the pin 8 make it easier to place the coupling element 3 provided with the workpiece to be machined on the coupling element 1. They are of no importance for the function of the coupling device itself, unless the Size tolerance of the openings 19 and 20 are at the very bottom limit, so that the edges of these openings come to lie on the said edge regions 11 and 15 of the two pins,
  • the driving plate 6 has a slot 24 which runs perpendicular to the connecting line between the central opening 19 and the eccentric opening 20.
  • This slot 24 ensures that the central area of the drive plate 6 around the central opening 19 can deform elastically, regardless of the edge area around the opening 20.
  • a highly precise, precisely defined position of the coupling element 3 with respect to the coupling element 1 is thus achieved both with respect to the centricity and with respect to the angular accuracy.
  • the advantage of the coupling device proposed according to the invention can be seen in particular in the fact that only the coupling member 1 with the protruding pins 7 and 8 has to be machined precisely.
  • the other coupling member 3 with the drive plate attached can have relatively large manufacturing tolerances without sacrificing centering and angular accuracy, as long as the central opening 19 is exactly round and the two edges 21 of the eccentric opening 20 are exactly parallel. However, this can be achieved with little effort, all the more since the absolute dimension of the diameter of the central opening 19 and that of the distance between the two edges 21 are of secondary importance.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung zur drehfesten Verbindung eines Werkstückes mit einer Bearbeitungseinrichtung. Beim Verbinden eines Werkstückes mit einer Bearbeitungseinrichtung, z.B.einer Drehbank, einer Fräsmaschine, einer Schleifeinrichtung oder dgl. stellt sich die Forderung, dass das zu bearbeitende Werkstück in Bezug auf eine Achse der Bearbeitungseinrichtung genau definiert eingaspannt werden kann. Bei einer Drehbank z.B. ist dies die Rotationsachse des Spannfutters, wobei die Winkellage des Werkstückes gegenüber dieser Rotationsachse keine Bedeutung besitzt. An die Zentrizität hingegen werden hohe Anforderungen gestellt. Im Falle einer Schleif- oder Fräseinrichtung spielt nicht nur die Zentrizität eine Rolle, sondern es muss auch auf eine winkelgerechte Lage des Werkstückes bezüglich der Bearbeitungseinrichtung geachtet werden.
  • Im Präzisionswerkzeugbau werden ausserordentlich hohe Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit eines Werkatückes gestellt. Insbesondere muss gewährleistet sein, dass ein zu bearbeitendes Werkstück in genau definierter Lage in eine Bearbeitungseinrichtung eingespannt werden kann.
  • Kleine Toleranzen in Bezug auf Exzentrizität lassen sich mit den bekannten Konussitzen erzielen. Diese gewährleisten eine zwangläufige Zentrierung mit sehr hoher Genauigkeit, sind andererseits jedoch anfällig gegen Verschmutzung. Ein verunreinigter Konussitz ist entweder in seiner Genauigkeit beeinträchtigt oder er lasst sich in Folge übermässiger Selbsthemmung nicht oder fast nicht mehr lösen. Ausserdem ist die Forderung nach einer winkelgerechten Einspannung des Werkzeuges bei einem Konussitz nicht erfüllt.
  • Entsprechendes lässt sich für die gebräuchlichen Spannfutter sagen; auch diese sind anfällig gegen Verschmutzung und bieten keine Lösung fur eine winkelgerechte Einspannung eines Werkstückes.
  • Bei hohen Anforderungen an die Zentrizität der Einspannung ist es ausserdem erforderlich, die Einspannmittel, - sei es ein Konussitz, sei es ein Spannfutter - , mit ausserordentlich hoher Präzision zu fertigen. Dies ist natürlich mit einem hohen Aufwand verbunden und treibt die Kosten in die Höhe, besonders wenn eine grosse Anzahl solcher Einspannvorrichtungen benötigt werden.
  • Ein Problem schliesslich, das bisher noch kaum zufriedenstellend gelöst werden konnte, besteht darin, ein Werkstück nacheinander in eine Anzahl verschiedener Bearbeitungseinrichtungen einzuspannen, um eine Mehrzahl von Bearbeitungsvorgängen am selben Werkstück auszuführen, wobei eine absolut zentrische und winkelgenaue Einspannung des Werkstückes in jeder der Bearbeitungseinrichtungen gewährleistet ist. Diese Forderung tritt beispielsweise bei der Herstellung von Elektrodenkörpern für Erodiermaschinen auf, die im allgemeinen eine Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen auf verschiedenen Bearbeitungseinrichtungen erfordert. Die Anforderungen an die Massgenauigkeit liegen dabei in der Grössenordnung von wenigen 1000stel Millimetern, und die Werkstücke sollen möglichst schnell und einfach von einer Bearbeitungsstation zur nächsten verlegt werden können.
  • Aus der DE-B-12 57 496 ist zwar eine Kupplungsvorrichtung bekannt, die zwei koaxiale Kupplungsorgane und eine dazwischengefügte, in Umfangsrichtung starre Mitnehmerscheibe aufweist, wobei das eine Kupplungsorgan mit zwei von der Kupplungsfläche abstehenden Mitnehmerzapfen versehen ist und wobei die Mantelfläche der Mitnehmerzapfen konisch ausgebildet ist. Diese Kupplungsvorrichtung eignet sich aber für den erfindungsgemässen Zweck, d.h. zur Lösung der vorstehend geschilderten Probleme in keiner Weise, da sie die geforderte Zentrizität der Verbindung nicht gewährleisten und schon von der Aufgabenstellung her der Forderung einer leicht lösbaren Verbindung unter Gewährleistung einer hohen Repetiergenauigkeit beim Wiederherstellen der Verbindung nicht gerecht werden kann.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsvorrichtung der gattungsgemässen Art zu schaffen, welche einerseits die vorstehend geschilderten Nachteile nicht mehr aufweist und andererseits, zusätzlich zu einer hochpräzisen zentrischen Einspannung, eine genau definierte Winkellage des Werkstückes in Bezug auf die Bearbeitungseinrichtung gewährleistet, insbesondere auch dann, wenn die Verbindung oft gelöst und wiederhergestellt wird. Ferner soll auch erreicht werden, dass ein eingespanntes Werkstück rasch von einer Bearbeitungseinrichtung gelöst und an eine nachfolgende Bearbeitungseinrichtung angeschlossen werden kann, wobei eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Verschmutzung gewahrt werden soll.
  • Die Erfindung geht von einer Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art aus, die in bekannter Weise zwei koaxiale Kupplungsorgane und eine dazwischengefügte, in Umfangsrichtung starre Mitnehmerscheibe aufweist, wobei das eine Kupplungsorgan mit wenigstens zwei von der Kupplungsfläche abstehenden Mitnehmerzapfen versehen ist und wobei die Mantelfläche der Mitnehmerzapfen zumindest teilweise konisch ausgebildet ist. Diese Vorrichtung zeichnet sich gemäss der Erfindung dadurch aus, dass die Mitnehmerscheibe aus einer federstahlscheibe besteht, die im Abstand von der Kupplungsfläche des anderen Kupplungsorgans drehfest mit diesem verbunden und mit Öffnungen versehen ist, die korrespondierend zu den Mitnehmerzapfen angeordnet sind und deren Kanten die konischen Mantelflächen der Mitnehmerzapfen zumindest teilweise übergreifen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 - 17 definiert.
  • Im folgenden soll näher auf ein Ausführungsbeispiel der Kupplungsvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung eingegangen werden, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Kupplungsvorrichtung in entspanntem Zustand,
    • Fig.2 einen Axialschnitt durch die Kupplungsvorrichtung in gespanntem Zustand,
    • Fig.3 einen Teilschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,
    • Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2,
    • Fig. 5 eine Ansicht des einen Kupplungsorganes mit aufgesetzter Mitnehmerscheibe,
    • Fig. 6 eine Ansicht des anderen Kupplungsorganes,
    • Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 6,
      und
    • Fig. 8 einen Teilschnitt entlang der Linie D-D in Fig. 6.
  • In Fig. 1 ist die erfindungsgemässe Kupplungsvorrichtung in entspanntem Zustand im Schnitt dargestellt. Sie umfasst ein erstes Kupplungsorgan 1, welches im wesentlichen tellerförmige Gestalt besitzt und mit einer zentralen Gewindebohrung 2 versehen ist. Ferner ist ein zweites Kupplungsorgan 3 vorgesehen, welches ebenfalls im wesentlichen tellerförmige Gestalt aufweist und mit einer zentralen Durchgangsbohrung 4 versehen ist. Diese wird von einer Schraube 5 durchgriffen, deren freies Ende in das Gewinde der Bohrung 2 eingreift. Durch Anziehen der Schraube 5 werden die beiden Kupplungsorgane 1 und 3 in axialer Richtung zusammengezogen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Zustand ist die Schraube 5 nicht angezogen und die beiden Kupplungsorgane 1 und 3 liegen nur lose aufeinander auf.
  • Zwischen den beiden Kupplungsorganen 1 und 3 ist eine Mitnehmerscheibe 6 eingefügt. Diese ist mit dem Kupplungsorgan 3 drehfest verbunden. Das Kupplungsorgan 1 ist durch nicht näher dargestellte Mittel an eine Bearbeitungseinrichtung angekoppelt, z.B. an die Spindel einer Drehbank, einer Schleifmaschine oder dgl. Das andere Kupplungsorgan 3 hingegen trägt, unter Zuhilfenahme von ebenfalls nicht dargestellten Hilfsmitteln, das zu bearbeitende Werkstück. Bei gespannter Kupplungsvorrichtung wirkt somit das Kupplungsorgan 1 als Antriebsglied, das Kupplungsorgan 3 hingegen als Abtriebsglied.
  • Wie weiter aus Fig. 1 und insbesondere auch aus Fig. 6 bis 8 zu entnehmen ist, ist das Kupplungorgan 1 einerseits mit einem zentrisch angeordneten Mitnehmerzapfen 7 sowie einem exzentrisch angeordnetem Mitnehmerzapfen 8 versehen. Der zentrische Zapfen 7 und der exzentrische Mitnehmerzapfen 8 ragten über die Kupplungsfläche 9 des Kupplungsorganes 1 hinaus. Die Aussenfläche des zentrisch angeordenten Zapfens 7 ist konisch ausgebildet und gliedert sich in zwei Abschnitte, nämlich einem ersten kegelstumpfmantelförmigen Abschnit 10, der dem Kupplungsorgan 1 zugewandt ist, und einem zweiten kegelstumpfmantelförmigem Abschnitt 11, der der Stirnfläche 12 des Zapfens 7 zugewandt ist. Im Schnitt gemäss Fig. 7 gesehen beträgt die Neigung des ersten Abschnittes 10 weniger als diejenige des zweiten Abschnittes 11. Mit anderen Worten heisst dies, dass der an die Stirnfläche 12 anschliessende Abschnitt 11 eine grössere Konizität aufweist aus der nachfolende, an die Oberfläche 9 des Kupplungsorganes 1 anschliessende Abschnitt 10. Der Zweck dieser Unterteilung wird im folgenden noch näher erläutert werden.
  • Der Mitnehmerzapfen 8, der exzentrisch zur Drehachse X des Kupplungsorganes 1 angeordnet ist, besitzt zwei radiusparallel verlaufende Seitenflächen 13, die gegenüber der Drehachse X des Kupplungsorganes 1 geneigt verlaufen. Im Bereich der Stirnfläche 14 des Mitnehmerzapfens 8 gehen diese geneigten Flächen 13 in zwei weitere, gegenüber der Drehachse X stärker geneigte Flächen 15 über, die ebenfalls radiusparallel verlaufen.
  • Das zweite Kupplungsorgan 3 besitzt einen ringförmigen, konzentrisch zur Bohrung 4 angeordneten über die Kupplungsfläche 16 vorstehenden, ringförmigen Wulst 17, auf dessen Stirnfläche die Mitnehmerscheibe 6 aufliegt. Sie ist mit Schrauben 18 drehfest mit dem Wulst 17 verbunden und befindet sich in einem gewissen Abstand zur Oberfläche 16 des Kupplungsorganes 3. Wie insbesondere aus der Fig. 5 ersichtlich ist, besitzt die Mitnehmerscheibe 6 einerseits eine zentrale, kreisrunde Öffnung 19 und andererseits eine exzentrisch angeordnete, im wesentlichen ovale Öffnung 20. Letztere weist zwei parallele Seitenkanten 21 auf, die radiusparallel zur Drehachse X der Kupplungsvorrichtung verlaufen. Aus der Fig. 1 kann entnommen werden, dass der Durchmesser der zentralen Öffnung 19 so bemessen ist, dass deren Kante den kegelstumpfmantelförmigen Bereich 10 des Kupplungsorganes 1 teilweise umgreift. Die beiden parallelen Kanten 21 der Öffnung 20 hingegen sind in einem solchen Abstand zueinander angeordnet, dass sie die geneigten, ebenen Seitenflächen 13 des Mitnehmerzapfens 8 teilweise übergreifen wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Es ist leicht einzusehen, dass auf diese Weise der Zapfen 7 in Zusammenwirkung mit der Öffnung 19 für eine Zentrierung des Kupplungsorganes 3 gegenüber dem Kupplungsorgan 1 sorgt, währenddem der Zapfen 8 in Zusammenarbeit mit der Öffnung 20 für die Winkellage des Kupplungsorganes 1 gegenüber dem Kupplungsorgan 3 verantwortlich ist.
  • Das Kupplungsorgan 3 ist mit Abstandszapfen 22 ausgerüstet, deren Oberflächen 23 über die Kupplungsfläche 16 des Kupplungsorganes 3 vorstehen und die bei gespannter Kupplungsvorrichtung auf der Oberfläche 9 des Kupplungsorganes 1 zur Auflage kommen. Dies gewährleistet, dass die beiden Kupplungsorgane 1 und 3 bei gespannter Kupplungsvorrichtung exakt parallel zueinander liegen.
  • Dieser Zustand ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Die angestrebte dreidimensionale Positionierung der beiden Kupplungsorgane 1 und 3 zueinander wird dabei wie folgt erreicht:
    • - Der gegenseitige Abstand der beiden Kupplungsorgane 1 und 3 sowie deren Paralellität wird durch das Aufliegen der Oberflächen 23 der Abstandszapfen 22 auf der Kupplungsfläche 9 des Kupplungsorganes 1 definiert;
    • - die Kozentrizität der beiden Kupplungsorgane 1 und 3 wird durch den Eingriff des Zapfens 7 in die Öffnung 19 der Mitnehmerscheibe 6 sichergestellt. Wie schon erwähnt, übergreifen die Kanten der Öffnung 19 die konische Mantelfläche 10 des Zapfens 7 in lose aufgesetzter Position zum Teil. Beim Spannen der Kupplungsvorrichtung, wie in Fig.2 dargestellt, liegen die Kanten der Öffnung 19 der Mitnehmerscheibe 6 an der Mantelfläche 10 auf, sodass sich die Mitnehmerscheibe 6 im Bereich ihrer Öffnung 19 deformiert. Gleichzeitig ergibt sich ein Selbstreinigungseffekt der Oberfläche des Zapfens 7.
    • - Die Winkellage des Kupplungsorganes 3 gegenüber dem Kupplungsorgan 1 wird durch das Anliegen der Kanten 21 der Öffnung 20 in der Mitnehmerscheibe an den konischen Seitenflächen 13 des Zapfens 8 definiert. Auch hier ergibt sich bei gespanntem Zustand der Kupplungsvorrichtung, wie in Fig.2 dargestellt, eine Deformation der Mitnehmerscheibe 6 und damit ein zwangläufiges Anpressen der Kanten 21 an die Flächen 13 mit Selbstreinigungseffekt.
  • Die stärker abgeschrägten Randbereiche, d.h. die Bereiche 11 des zentrischen Zapfens 7 sowie die Bereiche 15 des Zapfens 8, erleichtern das Aufsetzen des mit dem zu bearbeitenden Werkstück versehenen Kupplungsorganes 3 auf das Kupplungsorgan 1. Für die Funktion der Kupplungsvorrichtung an sich haben sie keine Bedeutung, es sei denn, dass die Grössentoleranz der Öffnungen 19 und 20 an der alleruntersten Grenze liegen, sodass die Kanten dieser Öffnungen auf die besagten Randbereiche 11 und 15 der beiden Zapfen zu liegen kommen,
  • Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, besitzt die Mitnehmerscheibe 6 einen Schlitz 24, der senkrecht zur Verbindungslinie zwischen zentraler Öffnung 19 und exzentrischer Öffnung 20 verläuft. Dieser Schlitz 24 gewährleistet, dass sich der zentrale Bereich der Mitnehmerscheibe 6, um die zentrale Öffnung 19 herum, unabhängig vom Randbereich um die Öffnung 20 herum elastisch verformen kann. Damit ist eine hochpräzise, genau definierte Lage des Kupplungsorganes 3 gegenüber dem Kupplungsorgan 1 sowohl in Bezug auf die Zentrizität als auch in Bezug auf die Winkelgenauigkeit erreicht.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung ist insbesondere darin zu sehen, dass nur das Kupplungsorgan 1 mit den vorstehenden Zapfen 7 und 8 präzise bearbeitet werden muss. Das andere Kupplungsorgan 3 mit aufgesetzter Mitnehmerscheibe kann relativ grosse Fertigungstoleranzen aufweisen, ohne dass abstriche in der Zentrier- und Winkelgenauigkeit in Kauf zu nehmen wären, solange die zentrale Öffnung 19 genau rund ist und die beiden Kanten 21 der exzentrischen Öffnung 20 genau parallel sind. Dies lässt sich jedoch mit kleinem Aufwand erreichen, umso mehr, als das absolute Mass des Durchmessers der zentralen Öffnung 19 wie auch dasjenige des Abstands der beiden Kanten 21 von untergeordneter Bedeutung sind.

Claims (17)

1. Kupplungsvorrichtung zur drehfesten Verbindung eines Werkstückes mit einer Bearbeitungseinrichtung, mit zwei koaxialen Kupplungsorganen (1, 3) und einer dazwischengefügten, in Umfangsrichtung starren Mitnehmerscheibe (6), wobei das eine Kupplungsorgan (1) mit wenigstens zwei von der Kupplungsfläche abstehenden Mitnehmerzapfen (7, 8) versehen ist und wobei die Mantelfläche der Mitnehmerzapfen (7, 8) zumindest teilweise konisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (6) aus einer Federstahlscheibe besteht, die im Abstand von der Kupplungsfläche des anderen Kupplungsorgans (5) drehfest mit diesem verbunden und mit Offnungen (19, 20) versehen ist, die korrespondierend zu den Mitnehmerzapfen (7, 8) angeordnet sind und deren Kanten (21) die konischen Mantelflächen (10, 13) der Mitnehmerzapfen zumindest teilweise übergreifen.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsorgan (1) mit einem zentrisch angeordneten (7) und einem exzentrisch angeordneten (8) Mitnehmerzapfen versehen ist.
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche (10 bzw.11) des zentrischen Mitnehmerzapfens (7) zumindest teilweise die Gestalt eines Kegelstumpfmantels besitzt.
4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche des zentrischen Mitnehmerzapfens (7) in einem ersten, dem ersten Kupplungsorgan (1) zugewandten Basisabschnitt (10) die Gestalt eines ersten Kegelstumpfmantels und in einem zweiten, seiner Stirnfläche (12) zugewandten Abschnitt (11) die Gestalt eines zweiten Kegelstumpfmantels besitzt.
5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel des zugehörigen Kegels beim ersten Abschnitt (10) kleiner ist als derjenige des zugehörigen Kegels beim zweiten Abschnitt (11).
6. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der exzentrisch angeordnete Mitnehmerzapfen (8) zwei einander gegenüberliegende Oberflächenbereiche (13, 15) besitzt, die durch mindestens je eine radiusparallele, gegenüber der Achse der Kupplungsvorrichtung geneigte Ebene gebildet sind.
7. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Oberflächenbereiche (13, 15) durch je zwei Ebenen (13 bzw.15) gebildet sind, die in unterschiedlichem Winkel zur Achse der Kupplungsvorrichtung geneigt sind.
8. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Stirnfläche (14) des Zapfens (8) zugewandte Ebene (15) gegenüber der Achse der Kupplungsvorrichtung stärker geneigt ist als die der Kupplungsfläche (9) des Kupplungsorgans zugewandte Ebene (15).
9. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (6) mit einer ersten, zentrisch angeordneten, kreisrunden Öffnung (19) und mit einer zweiten, exzentrisch angeordneten Öffnung (20) versehen ist, welch letztere zwei radiusparallel verlaufende Kanten (21) besitzt.
10. Kupplungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 - 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der kreisrunden Öffnung (19) kleiner als der Basisdurchmesser des zentrischen Zapfens (7), jedoch grösser als sein Durchmesser an der Stirnfläche (12) ist.
11. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der kreisrunden Öffnung (19) im Bereich zwischen dem maximalen und dem minimalen Durchmesser des der Kupplungsfläche (9) zugewandten, kegelstumpfförmigen Mantelabschnittes (10) des zentrischen Mitnehmerzapfens (7) liegt.
12. Kupplungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 - 2 und 6 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden radiusparallel verlaufenden Kanten (21) der exzentrischen Öffnung (20) kleiner als die Basisbreite des exzentrischen Zapfens (8), jedoch grösser als dessen Breite an der Stirnfläche (14) ist, jeweils senkrecht zum Radius gemessen.
13. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kantenabstand im Bereich zwischen Basisbreite und Breite des Zapfens (8) beim Übergang von der weniger geneigten (13) zur stärker geneigten (15) Ebene liegt.
14. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kupplungsorgan (3) mit einem ringförmigen, konzentrischen, über die Kupplungsfläche (16) vorstehenden Wulst (17) versehen ist, an dessen Stirnfläche die Mitnehmerscheibe (6) drehfest angebracht ist.
15. Kupplungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines (13) der beiden Kupplungsorgane (1, 3) mit drei über die Kupplungsfläche (16) vorstehenden Abstandzapfen (22) versehen ist, deren Stirnflächen (23) beim Kupplungseingriff gegen die Kupplungsfläche (9) des anderen Kupplungsorganes (1) aufliegen.
16. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (6) mit zwischen den Öffnungen (19, 20) liegenden Schlitzen (24) versehen ist.
17. Kupplungsvorrichtung nach Ansprüchen 9 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zentrischen und der exzentrischen Öffnung (19, 20) ein senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Öffnungen (19, 20) verlaufender Schlitz (24) vorgesehen ist.
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